PEMISAHAN RADIOISOTOP
188Re DARI RADIOISOTOP
188W MELALUI KOLOM
GENERATOR
188W/
188Re BERBASIS ALUMINA
Sriyono, Hotman Lubis, Endang Sarmini, Herlina, Indra Saptiama Pusat Radioisotop dan Radiofarmaka–BATAN
ABSTRAK
PEMISAHAN RADIOISOTOP 188Re DARI RADIOISOTOP 188W MELALUI KOLOM GENERATOR 188W/188Re BERBASIS ALUMINA. Renium-188 (188Re ) adalah jenis radioisotop yang mempunyai waktu paro 16,98 jam, pemancar partikel beta dengan energi maksimum 2,12 Mev (100%) dan sinar gamma dengan energi 155 keV (15%) sehingga cocok digunakan untuk terapi kanker termasuk paliatif nyeri tulang dan terapi radiasi intravascular serta sekaligus untuk pencitraan. Radioisotop 188Re bisa diperoleh dari hasil peluruhan radioisotop Tungsten-188 (188W) dengan waktu paro 69,4 hari yang diserapkan pada kolom alumina. Kemudian, 188Re dikeluarkan dari kolom tersebut dengan cara elusi menggunakan larutan salin (NaCl 0,9%). Sebagai radionuklida induk, 188W bisa dihasilkan dengan mengiradiasi sasaran Tungsten metal (W-metal) atau tungsten oksida (WO3) diperkaya
186
W hingga >95% di dalam reaktor yang mempunyai fluks neutron tinggi (>1015 n/cm2/detik). Dalam penelitian ini telah dilakukan pemisahan radioisotop 188Re dari 188W menggunakan kolom generator 188W/188Re berbasis alumina dengan cara elusi menggunakan larutan salin (NaCl 0,9%). Sasaran yang digunakan adalah serbuk W-metal yang diperkaya
186
W hingga 99,79% yang diiradiasi di reaktor G.A. Siwabessy dengan fluks neutron 1,2 x 1014n/cm2/detik selama ± 20 hari. Radionuklida188W hasil iradiasi tersebut selanjutnya di-loadingke dalam kolom generator berbasis alumina. Dari kegiatan ini diperoleh yield 188W sebesar 93% dengan aktifitas jenis 0,033 Ci/g, larutan sodium perenat yang jernih tak berwarna dengan pH = 5,5. Generator 188W/188Re dielusi sekali seminggu selama ± 3 bulan dan diperolehyield188Re rata-rata 65%, kemurnian radionuklida 100% (lolosan
188
W tidak terdeteksi), kemurnian radiokimia >99,95%.
Kata Kunci: Alumina, Kolom generator188W/188Re, Radioisotop terapi188Re, Tungsten-188.
ABSTRACT
SEPARATION OF RADIOISOTOPE 188Re FROM 188W BY COLUMN GENERATOR 188W/188Re BASED ALUMINA. Renium-188(188Re) is a type of radioisotope which have a halflife 16.98 hours, transmitters beta particles with a maximum energy 2.12 Mev (100%) and gamma rays with energies 155 keV (15%) so that it is suitable for cancer therapies including bone pain palliative and radiation therapy intravascular and also for Imaging. Rhenium-188 radioisotope can be obtained from decay of Tungsten-188 (188W) with halflife 69.4 days that absorbed on alumina column. Then, the 188Re eluted from the alumina column using saline solution (0.9% NaCl). As the radionuclide parent,188W can be produced by irradiated of Tungsten metal or tungsten oxide (WO3) enriched targets up to >95 % as Tungsten-186 in the reactor that have a high neutron flux ( >1015n/cm2/sec). In this research was separated of188Re radioisotopes from188W in the 188W/188Re generator based alumina column by elution using a saline solution (0.9% NaCl). Target used is Tungsten-metal powder enriched 99.79% as 186W were irradiated in the GA Siwabessy reactor by neutron flux 1.2 x 1014 n/cm2/sec. for ± 20 days. Radionuclide 188W irradiation results then will be loaded into the generator column based alumina. This activity obtained 93% 188W yield by specific activity 0.033 Ci/g, clear colorless solution of sodium perhenate with pH = 5.5. Column188W/188Re generator was eluted once a week for 3 months and obtained 188Re yields an average of 65%, 100% radionuclide purity (188W breakthrough not detected), >99.95% radiochemical purity.
PENDAHULUAN
Radionuklida adalah jenis atom tidak stabil yang memancarkan radiasi atau partikel bermuatan yang biasanya digunakan di bidang medis untuk keperluan diagnosa dan terapi tumor. Untuk keperluan terapi dan diagnosa, diperlukan radionuklida yang bebas pengemban dan mempunyai waktu paro (t½) yang relatif pendek
salah satunya adalah Renium-188 (188Re) t½= 16,98
jam. Radionuklida 188Re merupakan radionuklida bebas pengemban karena merupakan anak luruh dari radionuklida induk tungsten-188 (188W), selain itu juga memancarkan partikel beta yang kuat (Eβ = 2,12 MeV, 100%) yang digunakan untuk tujuan terapi tumor, dan memancarkan radiasi gamma (Eγ= 155 KeV, 15%) yang dapat memberikan gambar yang ideal pada kamera gamma saat pencitraan tumor, serta mempunyai sifat kimia yang mirip dengan Tekesium (Tc) karena berada dalam golongan yang sama di sistem berkala (golongan VII), sehingga metode penandaan sediaan radiofarmaka dengan teknesium diharapkan bisa juga dipakai untuk renium. Salah satu metoda untuk mendapatkan radionuklida tersebut adalah kolom kromatografi yaitu metoda untuk memisahkan radionuklida anak yang merupakan produk peluruhan dari radionuklida induk berumur paro panjang seperti 188Re yang merupakan radionuklida anak dari 188W (t½ = 69,4 hari). Perangkat untuk
memisahkan radionuklida anak dari radionuklida induknya tersebut dinamakan generator.[1, 2, 3]
generator 99Mo/99mTc berbasis alumina yang secara komersil telah dibuat oleh PT. BATAN Teknologi. Sifat kimia yang dimiliki Molibdenum (Mo) hampir sama dengan tungsten (W) maka dalam penelitian ini akan dicoba untuk mengembangkan generator
188
W/188Re menggunakan188W hasil aktifasi neutron ganda terhadap sasaran W-metal diperkaya yang diserapkan ke dalam alumina. Dengan mengelusikan larutan NaCl 0,9% ke dalam kolom generator
188
W/188Re tersebut maka akan dihasilkan larutan eluen berupa sodium perenat (Na188ReO4) untuk
radioisotop terapi dan sekaligus untuk pencitraan. Di dalam negeri pemanfaatan generator 188W/188Re berbasis alumina belum bisa ditawarkan di lingkungan kedokteran nuklir karena teknik pembuatan radionuklida induk 188W dan preparasi generator 188W/188Re berbasis alumina belum dikuasai.
Sebagai radionuklida induk,188W hanya bisa dibuat melalui reaksi penangkapan neutron ganda terhadap sasaran tungsten-186 (186W) alam atau diperkaya hingga >95% di dalam reaktor nuklir yang mempunyai fluks neutron tinggi >1015 n/cm2/detik, dan reaksi yang terjadi adalah
186
METODE
Bahan dan Peralatan
Serbuk tungsten metal (W-metal) diperkaya
186
W 99,79% dari Isoflex Rusia sebagai sasaran untuk pembuatan radioisotop induk 188W, semua bahan kimia Sodium hidroksida, Hidrogen peroksida 30%, Asam khlorida 32% adalah pro analisis dari
Merck, aquabidest dan larutan salin (NaCl 0,9%) diperoleh dari IPHA-Laboratories sedangkan sebagai penyerap 188W digunakan alumina (Al2O3)
asam dari Merck. Semua peralatan gelas yang digunakan daripyrex.
Untuk penimbangan sasaran digunakan timbangan analitik ACCULAB ALC-110.4, fasilitas
hotcells yang dilengkapi dengan master slave manipulatoruntuk proses penanganan dan pelarutan sasaran teriradiasi, pengukuran radioaktifitas 188Re dan pengukuran kemurnian radionuklida digunakan spektrometer gamma yang dilengkapi dengan multi channel analyzerdariORTEC, detector Germanium
kemurnian tinggi GAMMA-X HPGe, DSPEC-LF digital γ-ray spectrometer, pendingin detector X-COOLERII dan UPS Model : NTP-1000– 5000 L. Spektrometer gamma tersebut telah dikalibrasi dengan sumber standar 152Eu,133Ba,137Cs dan 60Co. Untuk menentukan kemurnian radiokimia digunakan
Imaging Scanner AR-2000 dari BIOSCAN,
sedangkan untuk penentuan waktu paro digunakan
dose calibratorATOMLAB100.
Cara Kerja
Preparasi Radioisotop188W
Sasaran dikemas dalam ampul kuarsa dan ditutup dengan cara pengelasan kaca kemudian dikemas lagi dalam inner capsule dari bahan aluminium derajad nuklir dan diuji kebocorannya dengan cara uji gelembung (bubble test). Setelah dinyatakan tidak bocor, inner capsule tersebut dimasukkan ke dalam kapsul iradiasi dari bahan aluminium derajad nuklir kemudian diserahkan ke PRSG – BATAN untuk diiradiasi dengan melampirkan isian formulir permohonan iradiasi dan sertifikat hasil uji kebocoran.
Paska iradiasi, sasaran dibiarkan selama ± 20 hari untuk menghilangkan radioisotop187W yang terbentuk sehingga hanya tinggal 188W dan anak luruhnya 188Re. Kemudian sasaran teriradiasi dikeluarkan dari kemasan kapsul iradiasi dan dilarutkan dengan larutan H2O2 30% dan larutan
Gambar 1.Proses pelarutan sasaran186W-metal diperkaya 99,79% teriradiasi
Preparasi Kolom Alumina Asam
Ditimbang 50 g serbuk alumina asam kemudian dicuci dengan 400 ml air demin sambil dilakukan pengadukan selama 30 detik lalu dibiarkan sampai partikel-partikel yang besar mengendap sedangkan partikel-partikel yang halus dibuang dengan cara dekantasi. Pencucian dengan air demin dilakukan beberapa kali sampai semua partikel-partikel halusnya terdekantasi kemudian alumina asam tersebut dipanaskan dalam oven pada temperatur 150oC selama 5 jam sehingga diperoleh berat konstan.
Ditimbang 2,6 gram alumina asam yang telah di-treatmen tersebut kemudian dimasukkan ke dalam gelas piala dan ditambahkan aquabidest secukupnya selanjutnya alumina tersebut di-loading
ke dalam kolom fritted ukuran 8 x 100 mm yang telah dipasang glass filter di atas frit kemudian kolom ditutup pada kedua ujungnya dengan karet
septa dan Aluminium seal. Jumlah alumina asam yang digunakan disesuaikan dengan jumlah total
kandungan tungsten (W) yang akan diserapkan. Kapasitas serap alumina asam diasumsikan 80 mg W/gram alumina.[5] Selanjutnya kolom dicuci dengan mengelusikan 10 ml larutan HCl 1M kemudian dicuci lagi dengan aquabidest sampai pH eluat = 3. Terakhir kolom dielusi dengan 15 ml larutan salin (NaCl 0,9%) yang telah diatur pH-nya menjadi 3 dengan HCl 0,1M.
Preparasi Kolom Generator188W/188Re
Larutan sodium tungstat (Na2 188
WO4) hasil
pelarutan sasaran teriradiasi diatur pH-nya menjadi 3 dengan menambahkan larutan HCl 2M sedikit demi sedikit sampai terbentuk endapan putih dan langsung hilang lalu ukur pH-nya, apabila masih >3 ditambahkan lagi HCl 2M tetes demi tetes hingga pH = 3. Larutan Na2
188
WO4dengan pH = 3 tersebut
di-loading ke dalam kolom alumina asam yang kemudian disebut kolom generator 188W/188Re (Gambar 2), eluat ditampung dalam botol vial kemudian kolom generator188W/188Re dicuci dengan mengelusikan 2 x 10 ml larutan salin untuk mengeluarkan semua 188Re yang telah terbentuk sehingga akhir dari elusi kolom tersebut dianggap sebagai waktu awal pertumbuhan 188Re (t0).
Selanjutnya kolom generator 188W/188Re dibiarkan selama 4 - 5 hari untuk mencapai kesetimbangan
188
Tabel 1.Parameter kolom generator188W/188Re berbasis alumina
No. Parameter Kolom I Kolom II
1. Aktifitas188W yang di-loading……....(mCi) 7,45 7,45 2. Kandungan unsur tungsten (W) total …(mg) 208 208 3. pHlarutan sodium tungstat ……….. 3 3 4. Jumlah Alumina asam ………..(g) 2,6 2,6
Proses Elusi 188Re dari kolom Generator
188
W/188Re
Setelah masa pertumbuhan tercapai, radioisotop 188Re yang terbentuk dalam kolom generator 188W/188Re dikeluarkan dengan mengelusikan 10 x 1 ml larutan salin (NaCl 0,9%) secara fraksinasi seperti pada Gambar 3 dan masing-masing fraksi diukur aktifitas 188Re nya menggunakan spektrometer gamma untuk menentukan profil elusinya.
Radioisotop 188Re yang aktifitasnya paling besar diukur pH-nya dan dicuplik kemudian ditotolkan pada kertas kromatografi Whatman
sebagai fase diam kemudian dicelupkan ke dalam tabung kromatografi yang telah diisi dengan larutan salin sebagai fase gerak, selanjutnya dicacah dengan
Imaging Scanner AR-2000 dari BIOSCAN untuk menentukan kemurnian radiokimia.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data iradiasi 0,5 g serbuk sasaran W-metal diperkaya 99,79% 186W di fasilitas iradiasi Central Irradiation Position (CIP) reaktor G.A. Siwabessy ditampilkan pada Tabel 2. Pada Tabel 2 tersebut terlihat selama proses iradiasi mengalami dua kali shut down selama 1,8 dan 3,2 hari.
Tabel 2.Data iradiasi sasaran W-metal diperkaya 99,79%186W di reaktor G.A. Siwabessy
Iradiasi Shut Down
Ke- Waktu (hari) Ke- Waktu (hari)
1 5,14 1 1,8
2 10,86 2 3,2
3 3,8
Decayselama 55,1 hari
Jumlah 19,8
Sedangkan reaksi nuklir dari penangkapan neutron ganda terhadap sasaran 186W di reaktor ditampilkan pada persamaan……1. Dari reaksi tersebut dihasilkan radioisotop 187W (t½ = 0,992
hari),188W (t½= 69,4 hari) dan 188
Re (t½= 0,71 hari).
Dari radioisotop yang terbentuk hanya 188W dan
188
Re yang diperlukan maka radioisotop 187W dihilangkan dengan cara diluruhkan/dibiarkan selama lebih dari 20 hari untuk mengurangi paparan radiasi gamma yang dipancarkan oleh radionuklida
187
W sebelum dilakukan proses pelarutan sasaran teriradiasi. Dari pelarutan sasaran teriradiasi tersebut diperoleh aktifitas 188W sebesar 16,28 mCi dengan aktifitas jenis sebesar 0,033 Ci/g W pada saat pengukuran dan yield 188W mencapai 93% dari perhitungan teoritis.
186
W (n,)187W (n,)188W ………..(1)
Hasil pencacahan menggunakan spektrometer gamma terhadap larutan bulk 188
W-188
Re sebelum di-loading ke dalam kolom kromatografi alumina asam masih banyak puncak energi gamma diantaranya 188Re (155 KeV) dan
energi gamma lainnya yang merupakan pengotor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Hasil elusi kolom generator 188W/188Re dengan cara fraksinasi 10 x 1 ml larutan salin (NaCl 0,9%) setelah masa pertumbuhan, diperoleh larutan sodium perenat (Na188ReO4) yang jernih tidak
berwarna dengan pH = 5,5 dan yield aktifitas 188Re >65%, kemurnian radiokimia >99,95% serta kemurnian radionuklida 100% (lolosan 188W dan pemancar gamma lainnya tidak terdeteksi). Untuk membuktikan bahwa eluat yang diperoleh adalah Na188ReO4 adalah dengan melakukan pencacahan
cuplikan eluat larutan sodium perenat tersebut menggunakan spektrometer gamma dan hasilnya hanya tampak satu puncak energi dari188Re pada 155 KeV saja seperti pada Gambar 5 selain itu dibuktikan juga dengan pengukuran aktifitas secara berulang menggunakan dose calibrator terhadap eluat Na188ReO4 untuk menentukan waktu paro dan
ditunjukkan seperti pada Gambar 6 dimana hasil pengukuran tersebut diperoleh waktu paro (t½)
benar-Gambar 4.Spektrum punca terhadap :
a) larutan bulk 188W-
188
Re sebagai anak l b) Eluat bulk 188W-188
188
Re pada 155 KeV c) Eluat pencucian ke
masih terlihat. d) Eluat pencucian k
energi 188Re ini me saat akhir elusi ters
Gambar 5.Spektrum puncak energi
155 KeV
puncak energi-hasil pencacahan menggunakan spektr
-188Re dimana masih banyak puncak energi- ya ak luruh188W.
-188Re setelah dielusikan ke dalam kolom alumina eV sedangkan188W terserap dalam kolom alumina n ke-1 kolom alumina dengan 10 ml larutan NaCl 0,9%
n ke-2 kolom alumina dengan 10 ml larutan NaC menunjukkan bahwa 188Re telah keluar dari kolom ersebut dicatat sebagai waktu awal pertumbuhan188
rgi-188Re hasil pencacahan eluat188Re menggunak
155 KeV
ktrometer gamma
yang muncul diantarnya
ina tinggal puncak energi na.
l 0,9% puncak energi 188Re
aCl 0,9% sudah tidak ada om alumina sehingga pada
188
Re (t0).
nakan spektrometer gamma
Gambar 6.
Profil elusi dari hasil elusi
188
W/188Re secara fraksinasi dengan NaCl 0,9% bisa dilihat pada Gam aktifitas 188Re yang paling besar ada ke-3 dan188Re sudah terelusi semua Sedangkan hasil pengukuran kemur
Gambar 7.Profil elus
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0
A
k
ti
fi
ta
s
188
Re
(m
Ci
)
6. Grafik peluruhan aktifitas188Re terhadap waktu
usi kolom generator an 10 x 1 ml larutan Gambar 7, dimana adalah pada Fraksi ua pada Fraksi ke-5. murnian radiokimia
terhadap eluat hasil elusi kol menggunakanImaging Scanne
pada Gambar 8 dimana ha diperoleh kemurnian radi 99,99% ini menunjukkan bahw sebagai sodium perenat (Na188
elusi eluat188Re dari Generator188W/188Re berbasis
y = 2,513e-0,04x
0 10 20 30 40 50
tu
kolom generator188W/188Re
anner AR-2000bisa dilihat hasil pengukuran tersebut adiokimia 188Re sebesar bahwa eluat tersebut murni
a188ReO4).
Gambar 9.Grafik persenyielddan Kemurnian Radio kimia Perenat (188ReO4
-) hasil elusi kolom generator yang dilakukan seminggu sekali karena waktu optimum pemisahan188Re dari188W 4–5 hari.
Hasil pemantauan kolom generator
188
W/188Re dengan mengelusinya sekali seminggu selama 3 bulan diperoleh yield 188Re rata-rata 65% dengan kemurnian radiokimia >99,95% seperti yang terlihat pada Gambar 9
KESIMPULAN
Dalam penelitian ini telah berhasil mengiradiasi 0,5 g sasaran W-metal diperkaya hingga 99,79% 186W di reaktor G.A. Siwabessy yang mempunyai fluks neutron 1,2 x 1014 n/cm2/detik selama 19,8 hari dengan 2 kali shutdown diperoleh radionuklida 188W dengan tingkat keradioaktifan 16,28 mCi dengan aktifitas jenis 0,033 Ci/g W pada saat pengukuran dan diperoleh yield 188W sebesar 93% dari perhitungan teroritis. Disamping itu juga telah berhasil memisahkan radioisotop terapi 188Re dari radioisotop induknya (188W) dengan metode kolom kromatografi berbasis alumina dan sampai tiga bulan masih bisa dielusi untuk mendapatkan radioisotop 188Re bebas pengemban dengan spesifikasi sebagai berikut :
- Radioisotop 188Re bebas pengemban dalam bentuk larutan sodium perenat (Na188ReO4) yang jernih
tidak berwarna - pH larutan 5,5 - Yield188Re >65%
- Kemurnian Radionuklida 100% (Lolosan 188W tidak terdeteksi)
- Kemurnian Radiokimia >99,95%
Dengan demikian teknologi pemisahan radioisotop terapi188Re dari 188W dalam bentuk kolom generator
188
W/188Re berbasis alumina skala laboratorium telah berhasil dilakukan.
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
1. EHRHARDT, GARY J., United States Patent No. 4859431, (1989).
2. ADANG H.G, A. MUTALIB, YONO S., SULAEMAN, Karakteristik Generator
188
W/188Re Berbasis PZC (Poly Zirconium Compound), Jurnal Sains & Teknologi Nuklir Indonesia, Volume VIII, No. 2, Agustus 2007.
3. F. F. (RUSS) KNAPP, Jr., Future Prospects for Medical Radionuclide Production in The High Flux Isotope Reactor (HFIR) at The Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Nuclear Medicine Group, Life Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Oak Ridge, TN 37831-6229, U.S.A.
4. F.F. KNAPP, Jr., S. MIRZADEH, M. GARLAND, B. PONSARD, R. KUZNETSOR, Reactor Production and Processing of 188W, Chapter 5 IAEA Radioisotopes and Radiopharmaceuticals Series No. 2, Vienna 2010
